Analyse des caractéristiques techniques et des scénarios d'application des six matériaux de base
1. Alliage d'aluminium
Un alliage à base d'aluminium et contenant une certaine quantité d'autres éléments d'alliage est un métal léger. Sa couleur est blanc argentéLes alliages d'aluminium possèdent non seulement les caractéristiques générales de l'aluminium, mais aussi des caractéristiques spécifiques aux alliages en raison des différents types et quantités d'éléments d'alliage ajoutés.
La densité des alliages d'aluminium est 2,63 à 2,85 g/cm³, avec une résistance élevée (σb de 110 à 650 MPa), une résistance spécifique proche de celle des aciers fortement alliés, une rigidité spécifique supérieure à celle de l'acier, il possède bonnes performances de casting et performance de transformation des plastiques, bonne conductivité électrique et conductivité thermique, bonne résistance à la corrosion et soudabilitéIl peut être utilisé comme matériau de structure. Il trouve de nombreuses applications dans l'aérospatiale, l'aviation, les transports, la construction, la mécanique et l'électricité, l'industrie légère et les biens de consommation courante.
2. Acier inoxydable
L'acier inoxydable est l'abréviation de « acier inoxydable et résistant à la corrosion ». Sa densité est d'environ… 7,93 g/cm³L'acier qui résiste aux milieux faiblement corrosifs tels que l'air, la vapeur, l'eau, etc., ou qui possède des propriétés inoxydables, est appelé acier inoxydable; tandis que l'acier résistant à la corrosion par des milieux chimiques (tels que les acides, les alcalis, les sels, etc.) est appelé acier résistant aux acides.
En raison des différences de composition chimique entre les deux, leur résistance à la corrosion La différence est notable. L'acier inoxydable ordinaire ne résiste généralement pas à la corrosion par les milieux chimiques, tandis que l'acier inoxydable possède généralement des propriétés inoxydables. Le terme « acier inoxydable » ne désigne pas seulement un type spécifique d'acier inoxydable, mais englobe plus d'une centaine de types d'aciers inoxydables industriels. Chaque type d'acier inoxydable développé offre de bonnes performances dans son domaine d'application spécifique. La clé du succès réside d'abord dans la définition de l'objectif, puis dans le choix du type d'acier approprié. Les aciers utilisés dans le secteur de la construction sont généralement au nombre de six. contiennent 17 à 22 % de chromeet les types de meilleure qualité contiennent également du nickel.
L'ajout de molybdène peut encore améliorer la résistance à la corrosion dans l'atmosphère, notamment dans les atmosphères contenant des chlorures.
3. Cuivre
Les matériaux en cuivre de formes diverses, notamment les barres, les fils, les plaques, les bandes, les tiges, les tubes, les feuilles, etc., sont collectivement appelés produits en cuivre.La densité est d'environ 8,96 g/cm³.
Selon leur composition, on peut les diviser en cuivre rouge, laiton, bronze et cupronickel, etc. Cuivre rouge est un produit à base de cuivre à haute teneur en cuivre, et la teneur totale en autres impuretés est inférieure à 1 % ; laiton est un alliage de cuivre contenant principalement du zinc comme élément ajouté ; bronze est un alliage de cuivre autre que le laiton et le cuivre blanc ; cupronickel Il s'agit d'un alliage de cuivre contenant principalement du nickel comme élément d'addition. Selon le procédé de fabrication, on distingue les produits en cuivre laminé, extrudé et étiré, etc.
Les caractéristiques des matériaux en cuivre comprennent bonne conductivité électrique, excellente conductivité thermique, excellente usinabilité, bonne résistance à la corrosion, force modérée et dureté, bonne résistance à l'usureet leurs domaines d'application couvrent l'énergie et l'électricité, les technologies de l'information, la construction, la fabrication mécanique, les transports, la chimie, etc.
4. Alliage de titane
L'alliage de titane est un matériau métallique composé de titane combiné à des éléments d'alliage tels que l'aluminium, le vanadium et le molybdène. Sa densité est d'environ 4,4 ~ 4,5 g/cm³Ce matériau combine la faible densité du titane (environ 4,5 grammes par centimètre cube, soit seulement 60 % de celle de l'acier) à la haute résistance apportée par ces éléments d'alliage, ce qui lui confère une résistance spécifique extrêmement élevée. Il constitue un matériau idéal pour la fabrication de composants légers et très résistants.
Il a excellente résistance à la corrosion, bonnes performances en eau de mer, acide et environnements alcalins; il a bonne biocompatibilité, non toxique et n'entraînant pas de réactions de rejetCe matériau convient parfaitement à la fabrication d'implants médicaux ; de plus, il peut fonctionner de manière stable dans une plage de températures extrêmes allant de -253 °C à 600 °C. Grâce à ces caractéristiques, l'alliage de titane est largement utilisé dans l'aérospatiale (structures d'avions, composants de moteurs), le matériel médical (prothèses articulaires), le génie naval (coques de navires) et les biens de consommation haut de gamme (équipements sportifs). Il constitue un matériau clé indispensable dans l'industrie moderne.
5. Alliage haute température
Les alliages haute température sont des alliages métalliques composés de fer, de nickel et de cobalt, qui conservent des performances stables à des températures supérieures à 600 °C et sous certaines conditions de contrainte. Leur densité est d'environ 7,7 ~ 9,2 g/cm³Leurs principales caractéristiques comprennent une résistance aux hautes températures, à l'oxydation et à la corrosion thermique. Ce sont des matériaux clés dans les secteurs de l'aérospatiale et de l'énergie.
En fonction de leurs éléments de base, les alliages haute température sont classés en à base de fer (contenant 30 à 50 % de nickel, à moindre coût), à base de nickel (contenant plus de 50 % de nickel, avec les meilleures performances globales) et à base de cobalt (à base de cobalt, présentant une excellente résistance à la corrosion thermique). Leurs performances peuvent être améliorées par des méthodes de renforcement telles que le renforcement par solution solide, le renforcement par précipitation (comme la phase γ' dans les alliages à base de nickel) et le renforcement par joints de grains.
Ils ont un couche d'oxyde stable; ils ont forte résistance à la fatigue thermique et peut résister à des cycles thermiques répétésEn termes d'applications, les alliages à base de nickel sont utilisés dans les aubes de turbines et les chambres de combustion des moteurs d'avions ; les alliages à base de fer dans les composants des turbines à gaz ; les alliages à base de cobalt dans les composants haute température des installations navales. De plus, des procédés tels que la métallurgie des poudres et la solidification dirigée ont permis d'améliorer leurs performances, faisant de ces alliages les matériaux de base des industries modernes de haute température.
6. Plastique
Les matières plastiques sont des matériaux synthétiques composés principalement de polymères à haut poids moléculaire, auxquels sont ajoutés divers additifs (plastifiants, stabilisants, charges, etc.). Grâce à leurs propriétés variées, elles sont largement utilisées dans l'industrie moderne et dans la vie quotidienne.
Selon leur comportement thermique, les matières plastiques sont divisées en thermoplastiques et thermodurcissable Les plastiques. Les thermoplastiques fondent sous l'effet de la chaleur et se solidifient en refroidissant ; ils peuvent être transformés à plusieurs reprises. Par exemple, le polyéthylène et le polypropylène sont fréquemment utilisés dans l'emballage et au quotidien.
Les matières plastiques présentent les avantages de léger, bonne isolation, stabilité chimique élevée, et procédé de moulage simpleIls sont largement utilisés dans l'emballage, la construction, l'électronique, l'automobile, les dispositifs médicaux et d'autres secteurs. Cependant, certains plastiques sont difficiles à dégrader et peuvent facilement polluer l'environnement. C'est pourquoi les plastiques biodégradables sont devenus un sujet de recherche majeur.
